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1、现代电子测量技术现代电子测量技术电子信息工程学院电子信息工程学院 王化深王化深Modern Electronic Measurement Technology目目 录录第一章第一章 概述概述 第二章第二章 数字示波技术数字示波技术第三章第三章 数字化信号发生技术数字化信号发生技术第四章第四章 数据域测试技术数据域测试技术第五章第五章 自动测试系统自动测试系统 本课教学安排本课教学安排1、课程安排、课程安排课堂教学课堂教学 14学时学时实验（二个整天）实验（二个整天）15学时学时考试：考试：1学时学时2、考核成绩、考核成绩总成绩总成绩=考试（考试（50）+实验（实验（20+30）第一章第一章 概
2、述概述第一节第一节 经典电子测量技术经典电子测量技术1、测量数据处理、测量数据处理2、显示测量技术、显示测量技术3、频率测量技术、频率测量技术4、电压测量技术、电压测量技术5、信号发生技术、信号发生技术6、频域测量技术、频域测量技术第二节第二节 现代电子测量技术现代电子测量技术1、数字化测量技术、数字化测量技术2、智能化测量技术、智能化测量技术3、虚拟化测量技术、虚拟化测量技术4、自动测试系统、自动测试系统第一章第一章 概述概述第二章第二章 数字示波技术数字示波技术第一节第一节 数字存储示波器的组成和原理数字存储示波器的组成和原理1、数字存储示波器的组成、数字存储示波器的组成（Digital
3、Storage Oscilloscope，简写简写DSO）实际的数字存储示波器通常将模拟示波器的功实际的数字存储示波器通常将模拟示波器的功能融合进来，一种典型的结构如下能融合进来，一种典型的结构如下:2、信号采样、信号采样 数字存储示波器均采用实时采样和非实时采样数字存储示波器均采用实时采样和非实时采样相结合的方法（取样技术），信号采样的关键实相结合的方法（取样技术），信号采样的关键实现部件是现部件是A/D转换器。转换器。对观察非周期信号和瞬态信号，实时采样方法对观察非周期信号和瞬态信号，实时采样方法能更好地进行处理和分析。能更好地进行处理和分析。3、波形的存储、波形的存储 把每个离散的模拟量
4、经把每个离散的模拟量经A/D变换后，就可以得变换后，就可以得到相应的数字量。如果设法把这些数字量存到存到相应的数字量。如果设法把这些数字量存到存储器中，就相当于把一个模拟波形以数字量的形储器中，就相当于把一个模拟波形以数字量的形式存储起来，这可利用微处理器来实现。式存储起来，这可利用微处理器来实现。如图：如图：对于非周期的单次波形以及频率较低的周期对于非周期的单次波形以及频率较低的周期波形，必须用实时采样的方法。波形，必须用实时采样的方法。采样、变换和存储方案采样、变换和存储方案4、存储波形的显示、存储波形的显示 把存储器中的数据，按地址顺序取出，并经把存储器中的数据，按地址顺序取出，并经D/
5、A还原还原为原来的模拟量，同时将地址按顺序送出，并经为原来的模拟量，同时将地址按顺序送出，并经D/A转转换成阶梯波。把前一模拟量送到示波器的换成阶梯波。把前一模拟量送到示波器的Y轴，把阶梯轴，把阶梯波送到示波管的波送到示波管的X轴（作扫描），这样就能把被测波形轴（作扫描），这样就能把被测波形显示在屏幕上。如图：显示在屏幕上。如图：第二节第二节 数字存储示波器的特点数字存储示波器的特点数字存储示波器与模拟示波器相比有下述特点数字存储示波器与模拟示波器相比有下述特点（1）长期存储波形）长期存储波形（2）信号的采集和存储与显示过程分离）信号的采集和存储与显示过程分离（3）具有多种触发方式）具有多种触
6、发方式 能显示触发后的信号，能显示触发前的信号，能显示触发后的信号，能显示触发前的信号，毛刺触发、脉宽触发、窗口触发、逻辑组合触发、状态毛刺触发、脉宽触发、窗口触发、逻辑组合触发、状态触发以及电视视频信号触发等触发以及电视视频信号触发等（4）具有多种显示方式）具有多种显示方式定格显示定格显示 刷新显示刷新显示 滚动显示滚动显示（5）便于进行多波形分析比较）便于进行多波形分析比较（6）采用数字技术提高测量精度高）采用数字技术提高测量精度高（7）采用微处理器控制，具有智能仪器的特点）采用微处理器控制，具有智能仪器的特点第三节第三节 数字存储示波器的主要技术指标数字存储示波器的主要技术指标1、最高采
7、样速率、最高采样速率 采样速率是指单位时间内对模拟输入信号的采样次数。采样速率是指单位时间内对模拟输入信号的采样次数。最高采样速率由最高采样速率由A/D变换器的转换速率来决定。变换器的转换速率来决定。采样速率通常以采样脉冲的频率（采样速率通常以采样脉冲的频率（Hz）、每秒的采样样）、每秒的采样样本点数及存储的数据位数来表示。在实际应用中，采样本点数及存储的数据位数来表示。在实际应用中，采样速率可根据所设定的示波器扫描时间因数速率可根据所设定的示波器扫描时间因数Dx（t/div）来）来选择，但其上限则由示波器的最高采样速率所限制。当选择，但其上限则由示波器的最高采样速率所限制。当扫描时间因数扫描
8、时间因数t/div确定之后，采样频率确定之后，采样频率fs的计算公式为：的计算公式为：fs=n/T式中：式中：n为对应于示波器屏幕水平线每格的采样点数；为对应于示波器屏幕水平线每格的采样点数；T为每格的扫描时间。为每格的扫描时间。例如：扫描时间为例如：扫描时间为10s/div，水平通道，水平通道D/A转换器采转换器采用用10位位D/A，示波器水平方向分为，示波器水平方向分为10个格，则每格采样个格，则每格采样数为数为1024/10=102.4点，采样频率点，采样频率fs为为10.24Ms/s。2、系统带宽、系统带宽 数字存储示波器在存储工作方式下的带宽（存储带宽）数字存储示波器在存储工作方式下
9、的带宽（存储带宽）是以有效存储带宽和等效存储带宽来表征的。是以有效存储带宽和等效存储带宽来表征的。有效存储带宽表征采用实时采样方式时可测量正弦波信号有效存储带宽表征采用实时采样方式时可测量正弦波信号的最高频率；的最高频率；等效存储带宽表征采用非实时采样技术时可测量正弦波信等效存储带宽表征采用非实时采样技术时可测量正弦波信号的最高频率。号的最高频率。数字存储示波器的有效存储带宽两种定义目前尚未统一。数字存储示波器的有效存储带宽两种定义目前尚未统一。一种是用一种是用A/D转换器采样速率的一半来定义，即按照奈奎转换器采样速率的一半来定义，即按照奈奎斯特频率极限给出，称为最大存储带宽。斯特频率极限给出
10、，称为最大存储带宽。另一种是另一种是Tektronix公司首先提出了另一种较为合理的存公司首先提出了另一种较为合理的存储带宽的定义，即：储带宽的定义，即：有效存储带宽有效存储带宽=最大采样速率最大采样速率/K其中，其中，K的取值，在使用光点显示时约等于的取值，在使用光点显示时约等于25；使用矢量；使用矢量内插显示时约等于内插显示时约等于10；使用正弦内插显示时约等于；使用正弦内插显示时约等于2.5。若非实时采样，其等效存储带宽等于示波器的模拟带宽。若非实时采样，其等效存储带宽等于示波器的模拟带宽。3、测量分辨率和测量精度、测量分辨率和测量精度测量分辨率包括电压分辨率（垂直分辨率）和时间测量分辨
11、率包括电压分辨率（垂直分辨率）和时间分辨率（水平分辨率）。分辨率（水平分辨率）。电压分辨率电压分辨率 电压分辨率指每个采样点的模拟量对应二进制电压分辨率指每个采样点的模拟量对应二进制数字的位数，也就是对信号（数字的位数，也就是对信号（Vp-p）所能识别的）所能识别的最小电压等级。电压分辨率由最小电压等级。电压分辨率由A/D变换器的分辨率变换器的分辨率决定。决定。时间分辨率时间分辨率 时间分辨率表示对模拟信号相邻两个样点之间时间分辨率表示对模拟信号相邻两个样点之间时间间隔的分辨能力，常以位数（时间间隔的分辨能力，常以位数（bit）、每格多）、每格多少点（点少点（点/div）或相邻数据点的时间间隔
12、（）或相邻数据点的时间间隔（s）来）来表示。表示。4、存储容量、存储容量 存储容量又称记录长度，表示数字存储示波器存储容量又称记录长度，表示数字存储示波器获取被测信号长度的能力。示波器的存储容量用存获取被测信号长度的能力。示波器的存储容量用存储器能够存储的最大存储字数来表示。储器能够存储的最大存储字数来表示。数字存储示波器的存储器通常采用数字存储示波器的存储器通常采用1K、4K、甚、甚至至2M字及以上的高速半导体存储器。除采集存储字及以上的高速半导体存储器。除采集存储器外，还有用于存储多个波形的低速大容量显示存器外，还有用于存储多个波形的低速大容量显示存储器和保持存储器，但它们的存储容量并不表
13、示获储器和保持存储器，但它们的存储容量并不表示获取信号的能力。取信号的能力。在实际应用中，存储容量必须按照存储波形的长度、在实际应用中，存储容量必须按照存储波形的长度、细节要求的点数（时间分辨率）和仪器限定的时基速度进细节要求的点数（时间分辨率）和仪器限定的时基速度进行选择（对单次信号还取决于采样速率）。在有些情况下，行选择（对单次信号还取决于采样速率）。在有些情况下，采集存储器可串联或分开使用。采集存储器可串联或分开使用。5、动态范围、动态范围 动态范围指可测量的最大信号与可分辨的最动态范围指可测量的最大信号与可分辨的最小信号之比，常用对数值小信号之比，常用对数值dB表示。表示。动态范围动态
14、范围=20log（A/D变换分级数）变换分级数）电压分辨率每增加电压分辨率每增加 1bit，分级数增加一倍，分级数增加一倍，分级误差减小一半，动态范围扩展分级误差减小一半，动态范围扩展 6dB。6、通道数、通道数 通道数指数字存储示波器能够同时存储的模通道数指数字存储示波器能够同时存储的模拟信号个数。拟信号个数。第四节第四节 数字存储示波器中的关键技术数字存储示波器中的关键技术1、高速信号采集技术、高速信号采集技术 比较式比较式A/D变换器变换器 逐次逼近比较式属于反馈比较式变换器，速率不是很逐次逼近比较式属于反馈比较式变换器，速率不是很快，故高速数字存储器都采用非反馈比较式快，故高速数字存储
15、器都采用非反馈比较式A/D变换器，变换器，如串并行如串并行 A/D变换器、并联比较型变换器、并联比较型A/D变换器等。变换器等。快速并行比较式（快速并行比较式（“闪烁闪烁”变换）变换）A/D变换器是全并变换器是全并行比较式高速变换器，它在比较式变换器中变换速率行比较式高速变换器，它在比较式变换器中变换速率最快，但这种变换器使用比较器较多，且分辨率每增最快，但这种变换器使用比较器较多，且分辨率每增加一位，比较器个数便增加一倍，使分辨率的提高受加一位，比较器个数便增加一倍，使分辨率的提高受到限制。由于电路复杂，所以制造困难，价格也贵。到限制。由于电路复杂，所以制造困难，价格也贵。电荷耦合器件（电荷
16、耦合器件（CCD）A/D变换器变换器 电荷耦合器件是由许多相距很近，且具有内部电荷电荷耦合器件是由许多相距很近，且具有内部电荷转移通道的转移通道的MOS电容器组成的一维或二维阵列。在加电容器组成的一维或二维阵列。在加上适当的时钟信号后，在这些上适当的时钟信号后，在这些MOS电容器之间能够发电容器之间能够发生电荷沿某一方向的转移。利用生电荷沿某一方向的转移。利用CCD器件的快写慢读器件的快写慢读（电荷转移输出）特性，可以很方便地构成高速数据（电荷转移输出）特性，可以很方便地构成高速数据采集系统。如图：采集系统。如图：扫描变换管扫描变换管A/D变换器变换器 扫描变换技术是一种转换存储方法，它利用扫
17、扫描变换技术是一种转换存储方法，它利用扫描变换管实现高速描变换管实现高速A/D变换。通常分为电流型和电变换。通常分为电流型和电压型，电流型压型，电流型A/D变换器转换速率快。变换器转换速率快。扫描变换管与示波管并行工作。扫描变换管工扫描变换管与示波管并行工作。扫描变换管工作时，最初是把波形记录在很小的靶面上，然后通作时，最初是把波形记录在很小的靶面上，然后通过电子束扫描靶面，以图像信号输出的形式把记录过电子束扫描靶面，以图像信号输出的形式把记录的波形抹掉，取出存储信号，经通常的的波形抹掉，取出存储信号，经通常的A/D变换器变换器有效地变换后，存储到半导体存储器中，供示波器有效地变换后，存储到半
18、导体存储器中，供示波器的的CRT显示。显示。这种变换器记录速度高，它的等效采样速率可这种变换器记录速度高，它的等效采样速率可达达 25Gsample/s100Gsample/s。当扫描变换。当扫描变换采用更先进的二极管矩阵靶时，它可数字化的瞬态采用更先进的二极管矩阵靶时，它可数字化的瞬态信号（或重复信号）高达信号（或重复信号）高达6GHz。数字化照像系统（数字化照像系统（DCS）数字化照像系统是一种完全不同于传统数字数字化照像系统是一种完全不同于传统数字化波形的方法。它利用具有化波形的方法。它利用具有CCD技术的扫描转技术的扫描转换录像机，捕获任何模拟示波器屏幕上的波形，换录像机，捕获任何模拟
19、示波器屏幕上的波形，使模拟示波器获得数字化和信号处理能力。使模拟示波器获得数字化和信号处理能力。DCS主要由视频录像机、帧存板、电缆及相主要由视频录像机、帧存板、电缆及相关的软件组成。并配有不同的接头，供不同示关的软件组成。并配有不同的接头，供不同示波器联接用，帧存板插入波器联接用，帧存板插入PC机扩展插槽内。机扩展插槽内。2、经典显示技术、经典显示技术 光点扫描式显示光点扫描式显示 光栅增辉式显示光栅增辉式显示 光标和字符的显示光标和字符的显示 3、插值显示技术、插值显示技术 线性插值线性插值 线性插值是在两个采样点之间插入数据点，且线性插值是在两个采样点之间插入数据点，且采样点和各插值点处
20、于同一条直线上。对于正采样点和各插值点处于同一条直线上。对于正弦波形而言，采用线性插值后，每周期仅需要弦波形而言，采用线性插值后，每周期仅需要约约10次采样就能使波形清晰。次采样就能使波形清晰。正弦插值正弦插值正弦内插显示是对数据进行正弦内插显示是对数据进行sinx/x函数运算后函数运算后用曲线将各数据点连接起来。采用正弦插值在用曲线将各数据点连接起来。采用正弦插值在显示正弦波时，每周只需显示正弦波时，每周只需2.5次采样就能精确地次采样就能精确地重现这个正弦波，这个数值已接近理论值。正重现这个正弦波，这个数值已接近理论值。正弦插值还能防止在正弦波测量期间发生包络误弦插值还能防止在正弦波测量期
21、间发生包络误差。差。4、触发方式、触发方式 数字存储示波器除具有模拟示波器通常的触发数字存储示波器除具有模拟示波器通常的触发外，还具有预置触发观察能力。数字存储示波器中外，还具有预置触发观察能力。数字存储示波器中的预置触发功能，是以触发点为参考，灵活地移动的预置触发功能，是以触发点为参考，灵活地移动存储窗口和显示窗口。通常，预置触发是由延迟触存储窗口和显示窗口。通常，预置触发是由延迟触发实现的。延迟触发有发实现的。延迟触发有“+”延迟触发和延迟触发和“-”延迟延迟触发。这样，有了预置触发功能后，便可以设置不触发。这样，有了预置触发功能后，便可以设置不同的延迟字，根据需要在屏幕的范围内观测波形的
22、同的延迟字，根据需要在屏幕的范围内观测波形的各个部分。各个部分。第五节第五节 数字存储示波器的应用数字存储示波器的应用 1.数字存储示波器的选择数字存储示波器的选择 确定经常测试的信号类型，确定经常测试的信号类型，确定数字存储示波器的存储带宽。确定数字存储示波器的存储带宽。根据信号细节分析的要求，确定示波器的测量根据信号细节分析的要求，确定示波器的测量分辨率等指标。分辨率等指标。确定数字存储示波器的数据处理分析能力。确定数字存储示波器的数据处理分析能力。对仪器的性能和价格做出综合考虑。对仪器的性能和价格做出综合考虑。2.数字示波测量方法数字示波测量方法（1）时间和电压的测量）时间和电压的测量（
23、2）尖峰干扰的测量）尖峰干扰的测量 利用峰值检波模式在宽范围内捕捉尖峰干扰利用峰值检波模式在宽范围内捕捉尖峰干扰 利用毛刺触发功能测量尖峰波形利用毛刺触发功能测量尖峰波形除了上述的测量应用之外，数字存储示波器还被除了上述的测量应用之外，数字存储示波器还被广泛地用于电信、电气、机械、材料试验分析、广泛地用于电信、电气、机械、材料试验分析、生物医学、电子、国防科研以及其他如地震、激生物医学、电子、国防科研以及其他如地震、激光和纺织等各种科研和生产领域。光和纺织等各种科研和生产领域。你能利用计算机的软硬件实现数字你能利用计算机的软硬件实现数字存储示波器功能吗？存储示波器功能吗？第三章第三章 数字化信
24、号发生技术数字化信号发生技术第一节第一节 间接频率合成技术概述间接频率合成技术概述基本环、混频环、倍频环、分频环基本环、混频环、倍频环、分频环多环合成单元、混合环多环合成单元、混合环第二节第二节 直接数字频率合成技术直接数字频率合成技术一、基本一、基本DDFS的工作原理的工作原理 基本基本DDFS功能方框图如图功能方框图如图2.1所示。它基本上所示。它基本上由五部分组成：频率码锁存器（由五部分组成：频率码锁存器（FR）、相位累加）、相位累加器（器（PA）、）、ROM（正弦表）、（正弦表）、D/A变换器、低通变换器、低通滤波器（滤波器（LPF），在时钟的统调下工作。），在时钟的统调下工作。二、基
25、本二、基本DDFS的设计的设计设设 为所需输出频率。用为所需输出频率。用 代替代替t，则以时钟，则以时钟周期周期 为取样间隔的正弦取样值为为取样间隔的正弦取样值为 最小相位间隔应是最小相位间隔应是 式中式中AROM的地址线位数。而最小频率间隔（相邻的地址线位数。而最小频率间隔（相邻两个频率点之差，即频率分辨力）应是两个频率点之差，即频率分辨力）应是 式中式中N相位累加器的位数，一般相位累加器的位数，一般N都大于都大于A。于是。于是输出频率可以写成输出频率可以写成 最高输出频率最高输出频率时钟频率时钟频率/4设计举例：设计举例：若要求若要求DDFS输出频率为输出频率为1Hz10kHz频率频率间隔
26、间隔1Hz，试设计其各部分参数；若要求输出频，试设计其各部分参数；若要求输出频率为率为4.096kHz，k值是多少？值是多少？设计思路：设计思路：根据题目要求，主要考虑与频率有关的参数：根据题目要求，主要考虑与频率有关的参数：时钟、累加器位数时钟、累加器位数N、频率码、频率码k；最低频率就是最低频率就是分辨力分辨力；最高频率；最高频率时钟频率时钟频率/4。第三节第三节 DDFS应用与拓展应用与拓展1、线性或对数变化频率码实现扫频信号发生器、线性或对数变化频率码实现扫频信号发生器2、ROM存储任意函数值实现任意波形合成存储任意函数值实现任意波形合成3、将调制信码加至频率码寄存器实现调频信号发生器
27、、将调制信码加至频率码寄存器实现调频信号发生器4、增加相位码寄存器实现相位可调及调相信号发生器、增加相位码寄存器实现相位可调及调相信号发生器5、加程控放大器或程控调整、加程控放大器或程控调整D/A参考源实现幅度可控参考源实现幅度可控6、与、与PLL结合实现混合环结合实现混合环第四节第四节 DDFS的特点的特点1、任意波形发生、任意波形发生2、跳频速度极快、跳频速度极快3、频率分辨率可以任意、频率分辨率可以任意4、频率、相位、幅度可控、频率、相位、幅度可控5、频率覆盖率高、频率覆盖率高6、频率受器件限制不可能太高、频率受器件限制不可能太高7、可软件实现频率合成、可软件实现频率合成第四章第四章 数
28、据域测试技术数据域测试技术第一节第一节 数据域测试技术概述数据域测试技术概述 数字系统相对于模拟系统其信号的特点是：数字系统相对于模拟系统其信号的特点是：1 1、绝大部分数字信息都是多位传输的；、绝大部分数字信息都是多位传输的；2 2、数字信号是时序传递的，是数据流；、数字信号是时序传递的，是数据流；3 3、有的信号只出现一次，有的信号虽重复出现，但是非、有的信号只出现一次，有的信号虽重复出现，但是非周期性的；周期性的；4、造成系统出错的误码常混在一串正确的数据流中，只造成系统出错的误码常混在一串正确的数据流中，只在出错后才能辨认出来，常要求查找其原因；在出错后才能辨认出来，常要求查找其原因；
29、5、数字信号的速度变化范围甚广；数字信号的速度变化范围甚广；6、数字信号是脉冲信号。数字信号是脉冲信号。第二节第二节 逻辑分析仪原理逻辑分析仪原理1 1、逻辑分析仪组成、逻辑分析仪组成数据获取和数据显示两大部分组成。数据获取和数据显示两大部分组成。前者捕获并存储所需观察分析的数据，前者捕获并存储所需观察分析的数据，后者用多种形式显示数据。后者用多种形式显示数据。包括输入电路（探头）、数据获取、数据存储、包括输入电路（探头）、数据获取、数据存储、数据触发和数据显示几个电路部分。数据触发和数据显示几个电路部分。逻辑分析仪组成如下图：逻辑分析仪组成如下图：2、逻辑分析仪数据获取、逻辑分析仪数据获取逻
30、辑分析仪（逻辑分析仪（LALA）分为两大类：分为两大类：逻辑状态分析仪（逻辑状态分析仪（LSALSA）：）：分析数据流逻辑状态分析数据流逻辑状态逻辑定时分析仪逻辑定时分析仪（LTA）：）：分析时序图逻辑关系分析时序图逻辑关系如图：如图：数数据据信信号号的的获获取取是是通通过过多多通通道道探探头头及及其其他他电电路路组组成成的的。通常有通常有8个以上的通道个以上的通道。为为了了不不影影响响被被测测点点的的电电位位，每每个个通通道道都都有有高高阻阻抗抗的的探探头头接入被测点。接入被测点。每每个个通通道道的的输输入入信信号号，首首先先接接入入由由比比较较器器组组成成的的逻逻辑辑电电平平变变换换器器，
31、其其阀阀值值电电平平可可调调，以以使使其其输输出出电电平平和和仪仪器器所所用逻辑元件的电平相适应。用逻辑元件的电平相适应。输输入入探探头头有有数数据据探探头头和和时时钟钟探探头头两两种种，结结构构大大体体相相同同。时时钟钟输输入入探探头头和和数数据据输输入入探探头头的的区区别别，仅仅在在于于时时钟钟输输入入经经变变换换后后，根根据据需需要要可可产产生生正正沿沿和和负负沿沿的的时时钟钟输输出出。数数据输入只有在所选时钟到来时才能打入寄存器暂存下来。据输入只有在所选时钟到来时才能打入寄存器暂存下来。使用者可根据需要选择时钟的作用沿。数据获取如图：使用者可根据需要选择时钟的作用沿。数据获取如图：3、
32、逻辑分析仪采样方式、逻辑分析仪采样方式变换器（探头）的输出用时钟脉冲周期性地取样。变换器（探头）的输出用时钟脉冲周期性地取样。如果时钟脉冲来自被测系统，取样是同步的；若如果时钟脉冲来自被测系统，取样是同步的；若时钟脉冲由仪器（时钟脉冲由仪器（LALA）内部产生，它与被测系统内部产生，它与被测系统的时钟无关，则取样是异步的。无论何种逻辑信的时钟无关，则取样是异步的。无论何种逻辑信号分析方案，都是在取样时钟到来时才取样并存号分析方案，都是在取样时钟到来时才取样并存入数据的。入数据的。基本的数据捕获方式有两种：取样模式和锁定模基本的数据捕获方式有两种：取样模式和锁定模式。前者利用取样时钟来判断变换器
33、输出逻辑电式。前者利用取样时钟来判断变换器输出逻辑电平的高低，用于获取一般的数据信号；后者主要平的高低，用于获取一般的数据信号；后者主要用于判断锁定用于判断锁定“毛刺毛刺”信号。取样模式如图：信号。取样模式如图：锁定模式如图：锁定模式如图：锁定模式利用取样脉冲之间到来的钟尖毛刺脉冲（它往往是逻辑电路误动作的主要原因），在随之而来的时钟到来前，将其先行bit取样值的极性反转并输出，随之而来的时钟到来时，恢复其原取样值，这就实现了对毛刺的锁定。锁定模式利用取样脉冲之间到来的中间毛刺脉冲（它往锁定模式利用取样脉冲之间到来的中间毛刺脉冲（它往往是逻辑电路误动作的主要原因），在随之而来的时钟往是逻辑电路
34、误动作的主要原因），在随之而来的时钟到来前，将其先行到来前，将其先行bit取样值的极性反转并输出，随之而取样值的极性反转并输出，随之而来的时钟到来时，恢复其原取样值，这就实现了对毛刺来的时钟到来时，恢复其原取样值，这就实现了对毛刺的锁定。的锁定。电路如下图：电路如下图：同同步步取取样样方方式式是是利利用用被被测测电电路路的的时时钟钟或或某某些些信信号号作作为为逻逻辑辑分分析析仪仪的的时时钟钟进进行行取取样样。这这个个从从被被测测电电路路取取得得的的时时钟钟，对对逻逻辑辑分分析析仪仪来来说说是是外外时时钟钟。同同步步取取样样能能保保证证逻逻辑辑分分析析仪仪按按被被测测系系统统的的节节拍拍工工作作
35、，获获取取一一系系列列有有意意义的状态。主要用于分析被测系统的逻辑状态。义的状态。主要用于分析被测系统的逻辑状态。异异步步取取样样方方式式采采用用等等时时间间间间隔隔的的时时钟钟，通通常常是是利利用用逻逻辑辑分分析析仪仪内内部部的的多多种种不不同同周周期期的的取取样样时时钟钟。可可以以做做到到快快速速采采样样。异异步步取取样样所所采采集集的的是是等等时时间间间间隔隔离离散散点点上上的的数数据据。如如果果时时钟钟周周期期选选择择恰恰当当，CRTCRT上上显显示示的的图图形形基基本本上上能能反反映映信信号号的的电电平平随随时时间间的的变变化化，主主要要用用于于被被测测系统时序分析，但必须选择合适的
36、时钟速率。如图：系统时序分析，但必须选择合适的时钟速率。如图：4、逻辑分析仪的数据存储、逻辑分析仪的数据存储在在逻逻辑辑分分析析仪仪中中，被被捕捕获获的的数数据据是是利利用用RAMRAM并并以以先先入入先先出出（FIFO）方方式式存存储储。因因而而在在存存储储器器存存满满以以后后，新新的的数据将覆盖旧的数据。数据将覆盖旧的数据。大大多多数数逻逻辑辑分分析析仪仪用用等等时时间间间间隔隔取取样样和和存存储储，它它总总是是要要求求具具有有尽尽可可能能大大的的存存储储容容量量。每每个个取取样样时时钟钟的的到到来来，存储器总深度中的一个单元被利用。存储器总深度中的一个单元被利用。过过渡渡存存储储法法则则
37、用用两两个个存存储储器器，一一个个存存储储数数据据，另另一一个个存存储储时时间间。它它仍仍然然由由时时间间间间隔隔固固定定的的脉脉冲冲来来取取样样，如如果果某某一一次次取取样样和和下下一一次次取取样样的的结结果果不不同同，则则老老数数据据被被装装入入数数据据存存储储器器，老老数数据据重重复复的的次次数数，即即其其持持续续时时间间被装入时间存储器被装入时间存储器 。过渡存储法概念图过渡存储法概念图选择性存储：选择性存储：为了有效地利用分析为了有效地利用分析仪有限的存储单元，仪有限的存储单元，或者仅选择数据流中或者仅选择数据流中的特殊部分加以存储，的特殊部分加以存储，往往附加一个时钟限往往附加一个
38、时钟限定条件，由它来决定定条件，由它来决定取样时钟的有效或无取样时钟的有效或无效，实现数据的选择效，实现数据的选择性存储。性存储。5、逻辑分析仪的数据触发、逻辑分析仪的数据触发 为了对数据流进行存储和分析研究，应该将数为了对数据流进行存储和分析研究，应该将数据流分成若干段落，这些数据段落的分界点或参据流分成若干段落，这些数据段落的分界点或参考点就选用数据流中的某个特殊数据字。当这个考点就选用数据流中的某个特殊数据字。当这个选定的数据字在某一时刻出现时，即产生一个脉选定的数据字在某一时刻出现时，即产生一个脉冲作为触发标志。冲作为触发标志。触发可用来选择数据流中对分析有意义的数据触发可用来选择数据
39、流中对分析有意义的数据块，即在数据流中开辟一个观察窗口。这个窗口块，即在数据流中开辟一个观察窗口。这个窗口的全部数据叫做一个跟踪。也就是说跟踪是逻辑的全部数据叫做一个跟踪。也就是说跟踪是逻辑分析仪采集并在分析仪采集并在CRT上显示出来的一组数据。触上显示出来的一组数据。触发用来决定跟踪在数据流中处于什么位置。发用来决定跟踪在数据流中处于什么位置。（1）基本触发方式）基本触发方式逻逻辑辑分分析析仪仪最最基基本本的的触触发发方方式式是是始始端端触触发发、终终端端触触发发和和与与这两种触发方式相配合的延迟触发。这两种触发方式相配合的延迟触发。始始端端触触发发：又又叫叫触触发发开开始始跟跟踪踪，是是指
40、指逻逻辑辑分分析析仪仪在在被被触触发发时时的的数数据据（叫叫触触发发字字）为为存存储储、显显示示的的第第一一个个有有效效数数据。触发字后面的数据将继续存储，直至存储器存满为止。据。触发字后面的数据将继续存储，直至存储器存满为止。终终端端触触发发：又又叫叫触触发发终终止止跟跟踪踪。在在触触发发以以前前，逻逻辑辑分分析析仪仪就就向向存存储储器器中中存存储储着着数数据据。当当存存储储器器存存满满以以后后，逻逻辑辑分分析析仪仪才才开开始始搜搜索索触触发发字字，与与此此同同时时仍仍继继续续用用新新数数据据更更新新存存储储器器中中的的旧旧数数据据。一一旦旦发发现现触触发发字字或或触触发发事事件件，就就立立
41、即即停停止止存存储储。因因此此触触发发字字就就是是存存储储和和显显示示的的最最后后一一个个有有效效数数据。据。如下图：如下图：延迟触发延迟触发延迟触发是与始端触发和终端触发配合工作的。即在延迟触发是与始端触发和终端触发配合工作的。即在触发产生时并不立即进行跟踪，而是经过一定的延迟触发产生时并不立即进行跟踪，而是经过一定的延迟才跟踪。才跟踪。延迟的对象主要有两种，一种是时钟延迟，一种是事延迟的对象主要有两种，一种是时钟延迟，一种是事件延迟。前者称为字延迟，即触发后，经过一定的取件延迟。前者称为字延迟，即触发后，经过一定的取样时钟数后才开始或终止存储有效数据（视选用始端样时钟数后才开始或终止存储有
42、效数据（视选用始端触发还是终端触发而定）。后者通常是对触发字进行触发还是终端触发而定）。后者通常是对触发字进行延迟，即检出一定数目的触发字后再触发。事件延迟延迟，即检出一定数目的触发字后再触发。事件延迟也可以对特定的其它事件进行延迟。也可以对特定的其它事件进行延迟。如下图：如下图：（2）序列触发）序列触发 一一般般来来说说，触触发发条条件件（触触发发字字）在在数数据据流流中中出出现现较较为为频频繁繁，为为了了有有选选择择地地存存储储和和显显示示特特定定的的数数据据流流，可可以以利利用用发发生生了了某某一一条条件件后后的的触触发发条条件件来来触触发发。这这样样只只要要数数据据流流中中未未出出现现
43、此此条条件件，则则频频繁繁发发生生的的触触发发字字都都不不能能进进行行有有效效的的触触发发。只只有有当当触触发发使使能能条条件件满满足足之之后后，继继而而出出现现触触发发字字时时，该该触触发发字字才才是是有有效效的的。这这就就使使得得故故障障较较容容易易发发现现和和排排除除。两两级级以以上上的的序序列列触触发发称称为为使使能触发或导引触发。如图能触发或导引触发。如图:（3）计数触发）计数触发 在软件中经常遇到嵌套循环。如果在逻辑在软件中经常遇到嵌套循环。如果在逻辑分析仪的触发逻辑中设立一个分析仪的触发逻辑中设立一个“遍数计数器遍数计数器”，那末就能针对某次需观测的循环进行跟踪。，那末就能针对某
44、次需观测的循环进行跟踪。这种触发方式为计数触发这种触发方式为计数触发。如图。如图:（4）触发限定）触发限定触发限定是限定触发字，增加一些通道来约束或选择所触发限定是限定触发字，增加一些通道来约束或选择所设置的触发条件。这些附加通道称为限定通道。限定通设置的触发条件。这些附加通道称为限定通道。限定通道的内容不存入存储器，也不显示，它仅影响触发字的道的内容不存入存储器，也不显示，它仅影响触发字的选择，对一已触发之后获取的数据无影响。选择，对一已触发之后获取的数据无影响。与触发与触发利用触发字和另外一个通道的信号之逻辑与（利用触发字和另外一个通道的信号之逻辑与（AND）来）来进行触发，即为进行触发，
45、即为“与与”触发。当利用计算机运行时的一触发。当利用计算机运行时的一个特定数据单位和系统时钟的逻辑与组成触发时，这种个特定数据单位和系统时钟的逻辑与组成触发时，这种触发功能特别有利。此外，当利用更多的控制信号和触触发功能特别有利。此外，当利用更多的控制信号和触发字组成与触发功能时，可以大大地扩展分析仪的触发发字组成与触发功能时，可以大大地扩展分析仪的触发功能，例如，利用多级触发限定，就可以选定符合特定功能，例如，利用多级触发限定，就可以选定符合特定条件的数据流进行触发。条件的数据流进行触发。或触发或触发利用触发字和另外一个通道的外部信号的逻辑或（利用触发字和另外一个通道的外部信号的逻辑或（OR
46、）来进行触发，即为来进行触发，即为“或或”触发。在故障原因较多，而发触发。在故障原因较多，而发生的次数又较少，且难于捕获，并且又要记录下来的故生的次数又较少，且难于捕获，并且又要记录下来的故障数据，利用这种触发功能是特别有利的。障数据，利用这种触发功能是特别有利的。手动触发手动触发手动触发的实质，就是手动停止进一步的数据捕获。利手动触发的实质，就是手动停止进一步的数据捕获。利用手动控制产生触发信号，可以在任何时刻加触发。它用手动控制产生触发信号，可以在任何时刻加触发。它可以应用于比其他触发要优先的情况下。可以应用于比其他触发要优先的情况下。在测量时，无论由于什么原因（例如，使能触发条件满在测量
47、时，无论由于什么原因（例如，使能触发条件满足不了以及用外部时钟取样，但外部时钟中断等），即足不了以及用外部时钟取样，但外部时钟中断等），即使数据尚未采集完毕，也要强制显示测量数据时，可以使数据尚未采集完毕，也要强制显示测量数据时，可以采用手动触发。采用手动触发。6、逻辑分析仪的数据显示、逻辑分析仪的数据显示 逻辑分析仪在触发信号到来之前，不断捕逻辑分析仪在触发信号到来之前，不断捕获和存储数据，也不断丢失一些老数据。触发获和存储数据，也不断丢失一些老数据。触发信号的到来和数据捕获算法完成时，仪器即转信号的到来和数据捕获算法完成时，仪器即转入显示阶段。一般的逻辑分析仪都采用入显示阶段。一般的逻辑分
48、析仪都采用CRT显显示。示。存储器中的数据是原始数据。原则上可以存储器中的数据是原始数据。原则上可以将它们转换为任何希望的形式显示出来，便于将它们转换为任何希望的形式显示出来，便于用户分析和应用。通常分析仪用户分析和应用。通常分析仪CRT屏幕上显示屏幕上显示的数据可以是数据域的、时间域的、点图以及的数据可以是数据域的、时间域的、点图以及D/A等形式。等形式。（1）数据的时域显示）数据的时域显示 将存储于存储器的数据，变换成波形与时间关将存储于存储器的数据，变换成波形与时间关系的格式。屏幕上的波形与电子示波器显示的波形系的格式。屏幕上的波形与电子示波器显示的波形十分相似。十分相似。其主要区别是：
49、其主要区别是：a.逻辑分析仪逻辑分析仪CRT屏幕上的波形，只有两种屏幕上的波形，只有两种逻辑电平，只有取样时钟到来时，才可能有逻辑电逻辑电平，只有取样时钟到来时，才可能有逻辑电平的变化；平的变化；b.逻辑分析仪逻辑分析仪CRT屏幕上的波形，是由存储屏幕上的波形，是由存储器中的数据变换而来的，因此，屏幕上的波形是非器中的数据变换而来的，因此，屏幕上的波形是非实时的，它主要体现系统通道信号的时序关系。实时的，它主要体现系统通道信号的时序关系。如图：如图：（2）数据域显示）数据域显示 将数据用将数据用“1”、“0”组合的逻辑状态表组合的逻辑状态表或真值表的形式显示。或真值表的形式显示。状态表的每一行
50、，表示一个时钟脉冲对多通状态表的每一行，表示一个时钟脉冲对多通道数据捕获的结果，它代表一个数据字。为道数据捕获的结果，它代表一个数据字。为了方便于软件测试，还可将存储器中的数据了方便于软件测试，还可将存储器中的数据通过适当的变换，以其它的状态方式显示出通过适当的变换，以其它的状态方式显示出来。常用的显示方式：来。常用的显示方式：a.反汇编显示反汇编显示地址地址 操作码助记符操作码助记符 AO LDA AO1 12 AO2 34 1234 Data 指令的执行指令的执行周期周期 AO十十3 下一指令下一指令b.D/A显示显示c.映射图显示映射图显示 d.比较显示比较显示 e.直方图显示直方图显示